Beschreiben sie Isolationsmechanismen, die zur Aufrechterhaltung einer “biologischen Art” beitragen. Welche Isolationsmechanismen gibt es? Geben Sie jeweils ein Beispiel
Prägame Isolation:
z.B. Verhaltensisolation (Balzverhalten zwischen Arten unterschiedlich)
oder Habitatselektion (z.B. Paarung direkt auf der Wirtsfrucht)
Postgame und präzygotische Isolation:
Inkompatibilität zwischen Spermium und Ei
Spermienselektion im weibl. Genitaltrakt
Postzygotische Isolation:
Hybridensterilität
Hybridensterblichkeit
Weshalb ist sexuelle Fortpflanzung a priori nicht zu erwarten? Begründen Sie anhand der Red-Queen-Hypothese weshalb sexuelle Fortpflanzung dennoch vorteilhaft sein könnte
Hypothese geht davon aus, dass sich konkurrierende Systeme ein Wettrennen liefern, bei dem sie immer auf der Stelle bleiben, aber laufen müssen, um diesen Gleichstand zu halten.
Bei sexueller Fortpflanzung entstehen kosten (zwei Individuen müssen sich paaren, damit das Weibchen den Nachwuchs austragen kann). Bei asexuellen Lebewesen wie z.B. viele Parasiten (z.B. Bakterien), kann sich jedes Individuum fortpflanzen und so viel mehr Nachkommen produzieren.
Ein wichtiger Vorteil von der sexuellen Fortpflanzung ist jedoch die Rekombination, wodurch neue Genkombinationen erzeugt werden können und es so Parasiten erschwert sie anzugreifen, da es immer wieder neue Umstände sind.
Nehmen sie aufgrund der Basis der Erkenntnisse der modernen Evolutionsbiologie Stellung zu folgenden Aussagen. Bewerten Sie die Aussagen (stimmt sie oder nicht) und begründen sie ihre Antwort. Es werden nur begründete Antworten gewertet!
a) Komplexe Merkmale wie das Linsenauge können nicht durch zufällige Änderungen entstehen.
b) Evolution kann nicht beobachtet werden
c) Evolution führt immer zur bestmöglichen Anpassung eines Merkmals.
a) falsch, Evolution verläuft in kleinen Schritten, so führen schon kleinere Änderungen über den Laufe der Zeit zu sehr komplexen Strukturen
b) falsch, kann man z.B. bei HIV beobachten: bei 10^12 Viren tritt 1 Mutation auf -> Hierdurch sind bei 8 von 10 Patienten nach 3 Wochen resistente Viren vorzufinden
(wäre das Beispiel mit “real-life “ Evolution vielleicht besser?)
c) falsch, Evolution führt zur Anpassung des Merkmals, welches zu einer bestimmten Zeit die höchste Fitness verspricht
Wie lautet Hamiltion’s Regel? Geben sie die Formel an und erklären sie sie. Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Verwandtenselektion und dem Auftreten steriler Arbeiterinnen bei sozialen Insekten.
Soziale Insekten haben einen hohen Verwandschaftskoeffizient (75%) untereinander weshalb altruistisches Verhalten für sie lohnend ist, da die eigenen Gene dadurch in hohem Maß weitergegeben werden
Erläutern sie den Begriff “Inzuchtdepression” und erklären sie wie diese zustande kommt.
Inzuchtdepression: Reduktion der Fitness (z. B. Krankheitsresistenz, Fruchtbarkeit etc.) von ingezüchteten Populationen
Ohne Inzucht werden leicht schädliche, rezessive Mutationen nur langsam ausselektiert -> Phänotyp bleibt unbeeinflusst
Bei Inzucht Schädliche Allele können leichter homozygot vorliegen -> kommen in Phänotyp zu Ausprägung
In einer Schmetterlingspopulation ist braune Körperfarbe (Allel B) dominant gegenüber weißer Körperfarbe (Allel b). Sie finden 40% weiße Schmetterlinge. Berechnen Sie nachvollziehbar
a) den prozentualen Anteil heterozygoter Individuen
b) die Allelfrequenz für “B” und “b“
Erklären Sie was man unter “neutraler Evolution” versteht und wie diese abläuft.
Neutrale Evolution bedeutet das es eine Variabilität in den Merkmalen gibt und diese auch Erblich sind, es jedoch keinen Unterschied im Reproduktionserfolg gibt. Oder andersrum es gibt Unterschiede im Reproduktionserfolg, welche jedoch nicht mit dem Merkmal korrelieren.
Schildern sie ein Experiment, in dem man neutrale Evolution mit lebenden Organismen im Labor nachweisen kann.
Evolution in „real-time“
Durch eine Mutation entsteht ein neues Allel, welches die Fitness eines Organismus negativ beeinflusst.
Was passiert mit der Frequenz des Allels über die Zeit wenn es
a) dominant ist
b) rezessiv ist
Begründen sie ihre Antwort
a) Frequenz nimmt schnell ab, da das Allel zum Vorschein kommt. Zum Beispiel Reh mit weißem Fell Tiere mit weißem Fell sind schlecht getarnt und werden schneller gefressen, wodurch sie häufig nicht alt genug werden, um Nachkommen zu bekommen und die negativen Allele weiter zugeben —> Häufigkeit nimmt ab
b) Kommt nicht so stark zum Vorschein, zb trotz des weißen rezessiven allels braunes Fell Selten die Kombination von zwei weißen rezessiven -> weredn dann gefressen Aber meist Nachkommen mit braunem Fell -> Allel kann weitergegeben werden ohne wirkliche Nachteile und die Frequenz kann ansteigen
Warum kann die Abspaltung weniger Individuen von einer Hauptpopulation (z.B. Besiedlung einer Insel von einer Festlandpopulation) relativ rasch zur Artbildung führen, ohne dass dabei natürliche Selektion eine große Rolle spielt? Nennen sie 2 wichtige Faktoren und erklären sie wie diese jeweils wirken.
Genetische Drift: Veränderte Allelhäufigkeiten im Verhältnis zur Gründerpopulation, so können auch seltenere Allele kombiniert werden, Verarmung der genetischen Variabilität
Neutrale Evolution! Merkmale die vorher zu keinem veränderten Reproduktionserfolg geführt haben, haben an neuem Ort nun vlt erhöhte Fitness durch dieses Merkmal
Die Tabelle gibt Genotypfrequenzen für 5 Populationen an. Geben sie für jede Population die Allelfrequenz an. Welche dieser Populationen sind im Hardy-Weinberg-Gleichgewicht? Geben Sie für jede Populationen, die nicht in Hardy-Weinberg-Gleichgewicht sind, jeweils eine Erklärung an, was bei der Population zu dieser Abweich ung geführt haben könnte.
Siehe Tablet bzw WA-Chat
Auffällige Merkmale wie lange Schwanzfedern des Pfaus stehen scheinbar im Widerspruch zur natürlichen Selektion. Wie kann man die Evolution solcher Merkmale dennoch erklären?
Nennen und erklären sie 3 Mechanismen, wie solche Merkmale evolvieren können.
Sexuelle Selektion kann “unsinnige” Merkmale, die das Überleben reduzieren erklären
-> Merkmale erhöhen Fortpflanzungserfolg
Intrasexuell: kampf um Partner
Intersexuell: Wahl von Partnern
Fisher´s runaway Hypothese
Wahl nach gutem Aussehen, desto attraktiver desto höer Fortpflanzungserfolg
“gute Gene” Hypothese
Wahl nach Merkmal für gute Gene bspw Pfaufedern
sensory bias
Bestimmte Merkmale aufgrund von vorhandener Präferenz wählen bspw ausgeprägte Sinneswahrnehmung
Warum sollte man erwarten, dass Kooperation nicht evolviert, bzw. nicht stabil in einer Population vorkommt? Nennen und erklären sie 3 Mechanismen, die trotzdem die Evolution von Kooperation ermöglichen.
Betrüger haben eine höhere Fitness als kooperierende Individuen, weshalb sie sich in der Population ausbreiten.
Kooperation evolviert wenn kooperierendes Individuum:
einen direkten Nutzen hat -> direkte Reziprozität
Bsp. gemeinsame Verteidigung des Territoriums
einen indirekten Nutzen hat -> indirekte Reziprozität
Bsp. Klienten von Putzerfischen zeigen Reputation bzw durch Bestrafung der Putzerfische für deren Arbeit/Biss
präferentiell mit verwandten Individuen kooperiert -> Verwandtenselektion
Bsp. gemeinsame Aufzucht des Nachwuchses bei hohem Verwandschaftsgrad bei z.b. Erdhörnchen, Bienen, Ameisen
In welcher Weise wird die Häufigkeitsverteilung der Phänotypen durch die Selektion verschoben? Zeichen sie dies im unteren Teil der Graphik ein. (Die ursprüngliche Häufigkeitsverteilung ist als Normalverteilt dargestellt.)
Stellen sie sich vor die Menschheit ist von einer globalen Coronavirus-Pandemie betroffen. Es wird in kurzer Zeit ein wirksamer Impfstoff gegen das Coronavirus entwickelt.
a) Erklären sie warum es für die Bekämpfung der Pandemie wichtig ist, dass sich möglichst viele Menschen möglichst schnell impfen lassen.
b) Erklären sie welche Folgen es potentiell haben könnte, wenn ein Land trotz hoher Inzidenzzahlen sämtliche Maßnahmen gegen die Ausbreitung des Virus aufhebt (Abstandsregeln, Hygienevorschriften, Tragen von Masken). Gehen sie davon aus, dass eine Impfung zwar den schweren Verlauf einer Krankheit verhindert und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion reduziert.
a) Herdenimmunität möglichst schnell erreichen
b) Es werden sich sehr viele Menschen anstecken, die mit einem schwachen Immunsystem sterben, natürliche Selektion, allerdings werden durch die Impfung mehr Menschen überleben
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